第4讲matlab_多维数组
如何利用Matlab技术进行多维数组操作
如何利用Matlab技术进行多维数组操作Matlab技术是一种强大的工具，可以用于处理和分析多维数组。
在科学和工程领域，多维数组是一种重要的数据结构，可以用于存储和处理各种类型的数据，例如图像、信号、矩阵等。
一、什么是多维数组多维数组是将数据组织成多个维度的数据结构。
在Matlab中，多维数组可以是二维、三维或更高维的。
例如，一幅图像可以表示为一个二维数组，其中每个元素代表一个像素的亮度值。
在Matlab中，可以使用矩阵操作来处理和修改图像的像素值。
二、创建多维数组在Matlab中，可以使用多种方式创建多维数组。
最简单的方法是使用赋值语句。
例如，可以使用以下语句创建一个3x3的矩阵：A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];这个语句创建了一个3x3的矩阵A，并给每个元素赋予了相应的值。
除了赋值语句外，还可以使用内置函数来创建多维数组。
例如，可以使用以下语句创建一个3x3的单位矩阵：B = eye(3);这个语句使用了Matlab中的内置函数"eye"来创建一个3x3的单位矩阵B。
三、访问和修改多维数组一旦创建了多维数组，就可以使用索引操作符来访问和修改数组中的元素。
在Matlab中，数组的索引从1开始。
例如，可以使用以下语句访问矩阵A的第一个元素：A(1,1);这个语句返回了矩阵A第一行第一列的元素。
可以使用相同的方法修改数组中的元素的值。
例如，可以使用以下语句将矩阵A的第二行第二列的元素设置为10：A(2,2) = 10;四、多维数组的运算Matlab提供了丰富的函数和运算符来进行多维数组的操作。
以下是一些常用的操作：1. 矩阵加法和减法：可以使用"+"和"-"运算符来对两个矩阵进行逐元素的加法和减法。
例如，可以使用以下语句计算两个矩阵的和：C = A + B;这个语句将矩阵A和B的对应元素相加，结果存储在矩阵C中。
2. 矩阵乘法：可以使用"*"运算符来进行矩阵乘法。
matlab中的数组
MATLAB中的数组引言MATLAB是一种高级的计算机编程语言和环境，被广泛应用于科学、工程和其他领域的数据分析和数值计算。
在MATLAB中，数组是一种基本的数据结构，它允许存储和处理多个相同类型的元素。
本文将详细介绍MATLAB中的数组，并探讨其在数据分析和数值计算中的应用。
数组的定义和初始化在MATLAB中，数组可以是一维、二维或多维的，并且可以包含不同类型的元素。
下面是一些常见的数组定义和初始化的方法：一维数组一维数组是最简单的数组形式，可以通过使用方括号和逗号将元素分隔来定义。
例如，以下代码创建了一个包含5个整数的一维数组：array = [1, 2, 3, 4, 5];多维数组多维数组可以通过使用分号和逗号将元素分隔来定义。
例如，以下代码创建了一个包含3行2列的二维数组：array = [1, 2; 3, 4; 5, 6];预分配数组空间在处理大型数据集时，预分配数组空间可以提高程序的执行效率。
可以使用zeros、ones或empty函数来预分配数组空间。
例如，以下代码预分配了一个包含100个元素的一维数组：array = zeros(1, 100);数组的索引和切片在MATLAB中，可以使用索引和切片操作来访问数组中的元素或子数组。
索引操作数组的索引从1开始，可以使用括号和索引号来访问特定位置的元素。
例如，以下代码访问了一维数组中的第三个元素：element = array(3);切片操作切片操作可以用于提取数组的子数组。
可以使用冒号来指定切片的范围。
例如，以下代码提取了一维数组中的第二到第四个元素：subarray = array(2:4);数组的运算和函数MATLAB提供了丰富的数组运算和函数，可以对数组进行各种数值计算和数据分析操作。
数组的基本运算可以对数组执行基本的数学运算，例如加法、减法、乘法和除法。
这些运算可以逐元素地应用于数组。
例如，以下代码将两个一维数组逐元素相加：result = array1 + array2;数组的统计函数MATLAB提供了许多用于计算数组统计特性的函数，例如平均值、标准差、最大值和最小值。
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进行通信系统的建模、仿真和分析。
谢谢聆听
B
C
变量与赋值
在MATLAB中，变量不需要事先声明，可以 直接赋值。变量名以字母开头，可以包含字 母、数字和下划线。
常用函数
MATLAB提供了丰富的内置函数，如sin、 cos、tan等三角函数，以及abs、sqrt等数 学函数。用户可以通过help命令查看函数的
D
使用方法。
02 矩阵运算与数组操作
错误处理
阐述try-catch错误处理机制的语法、 执行流程及应用实例。
04
函数定义与调用
函数概述
阐述函数的概念、作用及分类，包括内置函数和 自定义函数。
函数调用
深入剖析函数的调用方法，包括直接调用、间接 调用及参数传递等技巧。
ABCD
函数定义
详细讲解自定义函数的定义方法，包括函数名、 输入参数、输出参数及函数体等要素。
拟合方法
利用已知数据点构造近似函数，如最小二乘法、多项 式拟合、非线性拟合等。
插值与拟合的比较
插值函数经过所有数据点，而拟合函数则追求整体上 的近似。
数值积分与微分
01
数值积分方法
利用数值技术计算定积分的近似 值，如矩形法、梯形法、辛普森 法等。
02
数值微分方法
通过数值技术求解函数的导数或 微分，如差分法、中心差分法、 五点差分法等。
02
01
矩阵运算
加法与减法
对应元素相加或相减，要求矩阵 大小相同
乘法
使用`*`或`mtimes`函数进行矩阵 乘法，要求内维数相同
点乘与点除
使用`.*`、`./`进行对应元素相乘或 相除，要求矩阵大小相同
特征值与特征向量
matlab多维数组形状
matlab多维数组形状MATLAB多维数组的形状MATLAB是一种功能强大的数值计算和科学数据可视化工具，它以其多维数组操作而闻名。
在MATLAB中，多维数组是其中最重要的数据结构之一。
它们允许我们以一种清晰而简洁的方式处理和分析具有多个维度的数据。
一维数组是最简单的数组形状。
它由一系列按顺序排列的元素组成。
我们可以使用一对方括号和逗号分隔的元素列表表示一维数组。
例如，以下是一个包含5个元素的一维数组的定义：arr = [1, 2, 3, 4, 5]二维数组则是由多行和多列组成的矩阵。
我们也可以使用一对方括号表示，每行的元素由逗号分隔，每行之间用分号分隔。
以下是一个包含3行2列的二维数组的定义：matrix = [1, 2;3, 4;5, 6]三维数组是由多个二维数组组成的集合。
我们可以将三维数组看作是一个立方体，其中每个面都是一个二维数组。
在MATLAB中，我们可以使用一对方括号和分号分隔的二维数组定义每个面。
以下是一个包含2个2行3列的二维数组的三维数组的定义：cube = [1, 2, 3;4, 5, 6],[7, 8, 9;10, 11, 12]对于更高维度的数组，我们可以将其看作是一个更大的数据容器，其中嵌套了更小的维度。
同样，我们可以使用一对方括号和分号分隔的多维数组定义每个较低维度的数组。
下面是一个包含2个2行3列的二维数组的两个三维数组的定义：array = [1, 2, 3;4, 5, 6],[7, 8, 9;10, 11, 12];[13, 14, 15;16, 17, 18],[19, 20, 21;22, 23, 24]除了上述示例中使用的方括号表示数组外，我们还可以使用函数来创建不同形状的多维数组。
例如，我们可以使用zeros函数创建一个全为零的数组，使用ones函数创建一个全为一的数组，或使用rand函数创建一个随机数数组。
创建一个具有特定形状的多维数组后，我们可以对其进行各种操作，如元素索引、切片和重塑等。
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可以使用`'`运算符对矩阵进行 转置。
矩阵高级运算
01
逆矩阵
可以使用`inv`函数求矩阵的逆矩阵 。
行列式
可以使用`det`函数求矩阵的行列式 。
03
02
特征值和特征向量
可以使用`eig`函数求矩阵的特征值 和特征向量。
秩
可以使用`rank`函数求矩阵的秩。
04
04
matlab绘图功能
绘图基本命令
控制设计
MATLAB提供了控制系统设计和分析 工具箱，可以方便地进行控制系统的 建模、分析和优化。
03
信号处理
MATLAB提供了丰富的信号处理工具 箱，可以进行信号的时域和频域分析 、滤波器设计等操作。
05
04
图像处理
MATLAB提供了图像处理工具箱，可 以进行图像的增强、分割、特征提取 等操作。
02
matlab程序调试技巧分享
01
调试模式
MATLAB提供了调试模式，可以 逐行执行代码，查看变量值，设 置断点等。
日志输出
02
03
错误处理
通过使用fprintf函数，可以在程 序运行过程中输出日志信息，帮 助定位问题。
MATLAB中的错误处理机制可以 帮助我们捕获和处理运行时错误 。
matlab程序优化方法探讨
显示结果
命令执行后，结果将在命令窗口中显示。
保存结果
可以使用`save`命令将结果保存到文件中。
matlab变量定义与赋值
定义变量
使用`varname = value`格式定义变 量，其中`varname`是变量名， `value`是变量的值。
赋值操作
使用`=`运算符将值赋给变量。例如 ，`a = 10`将值10赋给变量a。
在Matlab中处理多维数据的技巧与方法
在Matlab中处理多维数据的技巧与方法介绍：Matlab是一种功能强大的科学运算和数据分析软件，可以轻松处理各种数据类型。
对于多维数据，Matlab提供了一些高效的技巧和方法，可帮助用户更好地处理和分析这些数据。
本文将介绍一些在Matlab中处理多维数据的技巧与方法。
一、多维数据的表示方式多维数据可以通过矩阵、数组和结构体等方式来表示。
在Matlab中，最常用的表示方式是利用矩阵来表示多维数据。
矩阵的每一行代表一个向量，而每一列代表一个维度。
用户可以利用矩阵进行数据的存储、计算和可视化。
二、多维数据的索引和切片技巧1. 索引：可以通过指定行列的索引来获取矩阵中的元素。
例如，A(i,j)表示获取矩阵A中第i行第j列的元素。
2. 切片：可以通过指定切片范围来获取矩阵中的子矩阵。
例如，A(i:j, k:l)表示获取矩阵A中从第i行到第j行，从第k列到第l列的子矩阵。
三、多维数据的运算技巧Matlab提供了丰富的多维数据运算函数，用户可以根据需求选择合适的函数进行数据运算。
以下是一些常用的多维数据运算技巧：1. 矩阵乘法：可以使用*运算符来进行矩阵乘法运算。
例如，A*B表示计算矩阵A和矩阵B的乘积。
2. 矩阵转置：可以使用'运算符来进行矩阵的转置。
例如，A'表示计算矩阵A的转置。
3. 矩阵求逆：可以使用inv函数来计算矩阵的逆。
例如，inv(A)表示计算矩阵A的逆。
四、多维数据的可视化方法在Matlab中，用户可以使用plot函数来进行多维数据的可视化。
用户可以将不同维度的数据绘制在同一张图中，以便更好地观察数据的分布和趋势。
以下是一些常用的多维数据可视化方法：1. 散点图：可以使用scatter函数来绘制多维数据的散点图。
用户可以通过调整点的大小、颜色和形状来展示不同维度的信息。
2. 曲线图：可以使用plot函数来绘制多维数据的曲线图。
用户可以以不同的颜色和线型来表示不同维度的数据。
matlab 多维数组 内积
在MATLAB中，多维数组的内积操作通常涉及将数组视为矩阵，并计算其矩阵乘积。
然而，多维数组（例如三维或更高维度的数组）并不直接支持像两个向量那样的内积运算。
但你可以通过展平数组或使用循环结构来处理多维数组中的元素并计算内积。
下面是一些示例来说明如何在MATLAB中处理多维数组的内积：示例1：计算两个向量的内积对于两个向量，你可以使用MATLAB的dot函数来计算内积：matlaba = [1, 2, 3];b = [4, 5, 6];inner_product = dot(a, b);示例2：计算两个矩阵的内积（实际上是矩阵乘法）对于两个矩阵，你可以使用*运算符来计算矩阵乘积：matlabA = [1, 2; 3, 4];B = [5, 6; 7, 8];matrix_product = A * B;注意，这里的“内积”实际上是矩阵乘法，结果是一个新的矩阵。
示例3：计算多维数组元素的内积（通过展平数组）对于多维数组，如果你想要计算两个数组对应元素的内积，你需要先将它们展平为一维向量，然后再计算内积。
这可以通过(:)运算符来实现：matlabC = rand(2, 3, 4); % 创建一个三维数组D = rand(2, 3, 4); % 创建另一个相同大小的三维数组C_flat = C(:); % 将 C 展平为一维向量D_flat = D(:); % 将 D 展平为一维向量inner_product_elements = dot(C_flat, D_flat); % 计算对应元素的内积示例4：计算多维数组中特定维度上的内积如果你想要计算多维数组中特定维度上的内积（例如，计算每个二维切片的内积），你可能需要使用循环或MATLAB 的高级函数（如arrayfun或bsxfun）来遍历数组并计算每个切片的内积。
这通常涉及到对数组进行切片，并对每个切片分别计算内积。
1。
《MATLAB程序设计》第4章数组及应用
0x0012FF68 a[0] 0x0012FF6C a[1] 0x0012FF70 a[2] 0x0012FF74 a[3]
数组元素
0x0012FF78 a[4]
0x0012FF7C a[5]
8
一维数组在内存中的存储形式
说明：
（1）数组名a表示内存首地址，是地址常量。
（2）数组a中每个数组元素占的内存空间根据 数组类型确定，整个数组占的内存为：数组元 素个数乘以每个元素所占内存空间如： int a[10]; 4×10=40 float b[20]; 4×20=80 double c[5]; 8×5=40 char d[8]; 1×8=8
第4章 数组
教学内容
数组的定义及应用
字符串处理函数
几个常用算法：排序算法（选择排序、
冒泡排序）
1
第4章 数组
重点、难点
数组的定义及应用
常用算法的设计（选择排序、
冒泡排序）
2
第4章 数组
教学目标
熟练掌握数组的定义及应用
掌握字符数组的定义及应用
掌握常用的字符串处理函数
熟练掌握几个常用算法：排序
算法（选择排序、冒泡排序）
分析：所谓转置就是将矩阵的行列互换，即将 a矩阵 的a[i][j]元素变成b矩阵的b[j][i]。
24
#include <iostream> using namespace std; int main() { int a[3][4] ={{1,2,3,4},{3,4,5,6},{5,6,7,8}}; int b[4][3],i,j; for(i=0;i<3;i++) //输出二维数组a[3][4] { for(j=0;j<4;j++) cout<<a[i][j]<<" "; cout<<endl; } for(i=0;i<4;i++) //将矩阵a转置给矩阵b for(j=0;j<3;j++) b[i][j]=a[j][i]; for(i=0;i<4;i++) //输出二维数组b[4][3] { for(j=0;j<3;j++) cout<<b[i][j]<<" "; cout<<endl; } return 0;}
04第4讲 Matlab的数据处理
第4讲Matlab的数据处理司守奎烟台市，海军航空工程学院数学教研室Email：sishoukui@Matlab数据类型有以下几种：数值类型，字符串，日期和时间，结构数组，细胞数组（元胞数组），函数句柄，Java对象，逻辑类型等.数值类型包括双精度浮点型，单精度浮点型，整型类型. 下面我们简单介绍细胞数组与结构数组，并主要给出数值类型数据的操作.4.1 细胞数组与结构数组4.1.1 细胞数组细胞数组是Matlab中的一类特殊的数组. 在Matlab中，由于有细胞数组这个数据类型，才能把不同类型、不同维数的数据组成为一个数组.1.细胞数组的创建细胞数组的创建有两种方法：通过赋值语句或cell函数创建.（1）使用赋值语句创建细胞数组：细胞数组使用花括号“{}”来创建，使用逗号“，”或空格分隔同一行的单元，使用分号“；”来分行.（2）使用cell函数创建空细胞数组.例4.1 创建细胞数组.clc, clear %以下构造4个细胞数组A={'x', [2;3;6]; 10, 2*pi}B=cell(2,2)C={{'LiMing','LiHong'},{'0101','0102'}; {'f','m'},{[90,80],[88,80]}}fprintf('显示C{2，2}{1}的元素：'), C{2,2}{1}fprintf('显示C{2，2}{2}的元素：'), C{2,2}{2}fprintf('显示细胞数组C{2，2}所有元素(两个元素)的值：'), C{2,2}{:}fprintf('以下显示细胞数组C的全部元素:\n')celldisp(C)fprintf('细胞数组C的全部元素显示完毕!\n')-144-D={A{:},B{:}} %把A和B合并成一个细胞数组2.细胞数组的操作Matlab提供的与细胞数组有关函数如表4-1所示.表4-1 细胞数组的有关函数例4.2 细胞数组操作示例.clc, cleara={1, [2 3 4]; [5;9], [6 7 8; 10 11 12]} %建立细胞数组b=cell2mat(a) %将细胞数组合并成矩阵,注意维数必须匹配，否则出错，见下面的转换c={1,rand(2,3);rand(3),rand(4)}try, d=cell2mat(c), catch, fprintf('维数不匹配，无法转换！'),ende=randi([1,9],4,5) %生成取值为{1，2，…，9}的4×5随机整数矩阵f1=mat2cell(e,[2,2],[3,2]) %将e拆分成2×2的细胞数组f2={e} %将e转换成1个元素的细胞数组subplot(121), cellplot(f1) %显示f1结构图subplot(122), cellplot(f2) %显示f2结构图例4.3已知11个地点的位置坐标如表4-2所示，画出这11个点的位置并进行标注.表4-2 地点名称及坐标数据把表4-2中的数据保存在Excel文件eq_data3_3.xls中，执行如下命令-145-[a,b]=xlsread(eq_data3_3.xls)则返回值a读入的是数值矩阵，b读入的字符串的细胞数组，但a,b中有些特殊数据要额外进行处理.clc, clear[a,b]=xlsread('data3_3.xls')a=[a(:,[1,2]);a([1:end-1],[4,5])]; %提取需要的数据b={b{:,1},b{[1:end-1],4}} %提取非空字符串，构造新的字符串细胞数组plot(a([1:3],1),a([1:3],2),'P') %画前3个点hold on, plot(a([4:end],1),a([4:end],2),'*') %画其余点text(a(:,1)+5,a(:,2),b) %对所有的点进行标注画出的11个地点的示意图见图4-1.图4-1 位置示意图说明：Matlab中网络图的顶点字符串等，都要求是细胞数组字符串.4.1.2 结构数组有时需要将不同的数据类型组合成一个整体，以便于引用. 这些组合在一个整体中的数据是相互联系的. 例如，一个学生的学号、姓名、性别、年龄、成绩、家庭地址等项都是和该学生有联系的.Matlab与其它高级语言一样具有结构类型的数据. 结构类型是包含一组彼此相关、数据结构相同但类型不同的数据类型. 结构类型的变量可以是任意一种Matlab数据类型的变量，也可以是一维的、二维的或者多维的. 但是，在访问结构类型数据的元素时，需要使用下标配合域名的形式.1.结构数组的建立Matlab提供两种方法建立结构数组，用户可以直接给结构数组成员变量赋值建立结构数组，也可以利用函数struct建立结构数组.-146-例4.4利用赋值建立结构数组.clc, clearstu(1).name='LiMing'; stu(1).number='0101';stu(1).sex='f'; stu(1).score=[90,80];stu(2).name='LiHong'; stu(2).number='0102';stu(2).sex='m'; stu(2).score=[88,80];stu %显示结构数组的结构stu(1) %显示结构数组第1个元素stu(2) %显示结构数组第2个元素例4.5利用函数struct建立结构数组，并对两个结构数组进行连接.clc, clearstu=struct('name',{'LiMing','LiHong'},'number',{'0101','0102'},...'sex',{'f','m'},'score',{[90,80],[88,80]})stu2=[stu,stu] %对两个结构数组进行连接name1=stu2(4).name %提取结构数组stu2的第4个元素的name域的值name2={} %提取结构数组stu2的name域的所有取值，构成细胞数组2.结构数组的操作Matlab提供的与结构数组有关函数如表4-3所示.表4-3 结构数组的有关函数例4.6结构数组的操作.clc, clearstu=struct('name',{'LiMing','LiHong'},'number',{'0101','0102'},...'sex',{'f','m'},'score',{[90,80],[88,80]})a=fieldnames(stu) %获取stu所有域名-147-b1=getfield(stu,'number') %获取第1个元素的number域的值b2=getfield(stu,{2},'number') %获取第2个元素的number域的值c=isfield(stu,'sex') %判断sex是否为stu中的域stunew=orderfields(stu) %按结构数组域名首字符重新排序rmfield(stu,'sex') %删除sex域例4.7结构数组和细胞数组的相互转化.clc, clears_cell={'LiMing','0101','M',20;'ZhangSan','0102','F',30} %建立细胞数组fields={'name','number','sex','age'} %建立细胞数组s_struct=cell2struct(s_cell,fields,2) %沿第2维方向，将细胞数组转换成结构数组t_struct=struct('name',{'LiMing','LiHong'},'number',{'0101','0102'},...'sex',{'f','m'},'age',{20,19}) %构造结构数组t_cell=struct2cell(t_struct) %将4个域的结构数组转换成4×1×2的细胞数组Matlab命令f=dir('*.m')可以显示当前目录下所有后缀名为m的文件信息，返回值f是一个结构数组，包括5个域：name，date，bytes，isdir，datenum；通过结构数组的元素个数就可以知道当前目录下m文件的个数，通过name域可以知道当前目录下所有m文件的名称.dir命令可以读出所有类型文件的信息.例4.8读入当前目录下所有的后缀名为bmp的图片文件，并把数据保存在细胞数组中.clc, clearf=dir('*.bmp'); %读入当前目录下所有bmp图像文件的信息，保存在结构数组f中n=length(f) %计算bmp文件的个数for i=1:na{i}=imread(f(i).name);%把第i个bmp图像数据保存在细胞数组中的第i个元素中end一些Matlab函数的返回值也是结构数组. Matlab求微分方程数值解的命令-148--149-ode45也可以返回结构数组，ode45用龙格库塔方法求一阶微分方程或微分方程组的数值解.对一阶微分方程或方程组的初值问题 00'(,),(),y f t y y t y =⎧⎨=⎩其中y 和f 可以为向量. 函数ode45有如下两种调用格式：[t,y]=ode45(fun,tspan,y0) 或 s=ode45(fun,tspan,y0)其中fun 是用M 函数或匿名函数定义的(,)f t y ，tspan=[0t ,tfinal](这里0t 必须是初值条件中自变量的取值，tfinal 可以比0t 小)是求解区间，y0是初值. 返回值t 是matlab 自动离散化的区间[0t ,tfinal]上的点，y 的列是对应于t 的函数值；如果只有一个返回值s ，则s 是一个结构数组.利用结构数组s 和Matlab 函数deval ，我们可以计算任何感兴趣点x 的函数值，调用格式为y=deval(s,x)其中x 为标量或向量，返回值y 的行是对应于x 的数值解.例4.9 求2212'''()0,2,'422x y xy x y y y πππ⎛⎫⎛⎫++-===- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭在区间[,8]2π上步长间隔为0.01的数值解.若用Matlab 工具箱求数值解，微分方程（或方程组）必须是一阶的，首先做变量替换，把上述二阶微分方程化成一阶方程组，令1y y =，2'y y =，则有12122122', ()2,212'(1),().24y y y y y y y x x πππ⎧==⎪⎪⎨⎪=---=-⎪⎩求解的Matlab 程序如下： clc, cleardy=@(x,y)[y(2);-y(2)/x-(1-1/4/x^2)*y(1)];[x1,y1]=ode45(dy,[pi/2,8],[2;-2/pi]) %返回值y1是两列的矩阵,y1(:,1)对应y 的值,y1(:,2)对应y 的导数值，所求的数值解不符合题目的要求s=ode45(dy,[pi/2,8],[2;-2/pi]) x2=pi/2:0.01:8;y2=deval(s,x2) %返回值y2是两行的矩阵，y2(1,:)对应y的值，y2(2,:)对应y的导数值subplot(121),plot(x1,y1(:,1)),subplot(122),plot(x2,y2(1,:)) %两种格式比较4.2文件根据数据的组织形式，Matlab中的文件可分为ASCII文件和二进制文件. ASCII文件又称文本文件，它的每一个字节存放一个ASCII代码，代表一个字符. 二进制文件是把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上存放.Matlab中的关于文件方面的函数和C语言相似，见表4-4.表4-4 Matlab的文件操作命令4.2.1 文件的打开和关闭对文件读写之前应该“打开”该文件，在使用结束之后应“关闭”该文件.函数fopen用于打开文件，其调用格式为：fid=fopen(filename,permission)fid是文件标识符（file identifier），fopen指令执行成功后就会返回一个正的fid 值，如果fopen指令执行失败，fid就返回-1.filename是文件名.permission是文件允许操作的类型，可设为以下几个值：…r‟只读…w‟只写…a‟ 追加（append）…r+‟ 可读可写-150-与fopen对应的指令为fclose，它用于关闭文件，其指令格式为：status=fclose(fid)如果成功关闭文件，status返回的值就是0.说明：一定要养成好的编程习惯，文件操作完之后，要关闭文件，即释放文件句柄，如果不关闭句柄，还占用内存空间，如果打开的文件数量太多，内存会溢出的.4.2.2 文件的读写操作1.二进制文件的操作写二进制文件的函数fwrite，其调用格式为fwrite(fileID，A，precision)其中fileID为文件句柄，A是要写入文件的数组，precision控制所写数据的精度，默认的是无符号整数“uint8”格式.读二进制文件的函数fread，其调用格式为[A,count]=fread(fileID,sizeA,precision)其中，A是用于存放读取数据的矩阵，count是返回所读取的数据元素个数；fileID是文件句柄；size为可选项，若不选用则读取整个文件内容，若选用则它的值可以是下列值：N（读取N个元素到一个列向量）、inf（读取整个文件）、[m,n]（读数据到m×n矩阵中，数据按列存放）；precision控制所读数据的精度.例4.10把向量[1,2,…,9]写入二进制文件，然后再读出来.clc, clearf1=fopen('nine.bin','w') %新建二进制文件nine.bin，返回句柄f1fwrite(f1,[1:9]) %写入整数1，2，…，9flag=fclose(f1) %关闭文件f2=fopen('nine.bin','r') %以只读的格式打开已经建立的二进制文件A=fread(f2) %读取二进制文件中的全部数据2.文本文件的操作把数据写入文本文件的函数为fprintf，其调用格式为fprintf(fileID，format，A1,…,An)其中fileID为文件句柄，A1，…，An是要写入文件的数组，format控制所写数据-151-的格式.fprintf(format，A1,…,An)把数组A1，…，An以format指定的格式显示在屏幕上.从文本文件读数据的函数为fscanf，其调用格式为A=fscanf(fileID,formatSpec,sizeA)该函数从句柄fileID所指向的文本文件，按照指定的格式formatSpec，读入SizeA 大小的数据，赋给数组A.例 4.11 把温度数据字符串'78℉,72℉,64℉,66℉,49℉,50℉'写入文本文件temperature.dat中，然后再读取其中的数值数据.clc, clearstr='78℉,72℉,64℉,66℉,49℉,50℉';fid1=fopen('temperature.dat','w'); %新建temperature.dat文件fprintf(fid1,'%s',str); %向文件temperature.dat中写入字符串数据fclose(fid1);fid2=fopen('temperature.dat','r'); %以只读的格式打开temperature.dat文件data=fscanf(fid2,'%d℉,') %读取其中的数值数据例4.12把数据加上表头，以表格的形式写到纯文本文件中，然后再读取其中的数值数据.clc, clearx=0:0.1:1; A=[x;exp(x)];fid1= fopen('exp.txt','w'); %新建纯文本文件exp.txtfprintf(fid1,'%6s %12s\r\n','x','exp(x)'); %\r\n表示新换一行fprintf(fid1,'%6.2f %12.8f\r\n',A); %把矩阵A写入exp.txt中fclose(fid1); %关闭文件句柄fid2=fopen('exp.txt','r') %以只读的方式打开文本文件exp.txtfgetl(fid2) %读出第一行的字符串a=fscanf(fid2,'%f %f\n',[2,inf]) %读入文件数据的行，赋给矩阵A的对应列%下面给出另一种读入数据的方式a=importdata('exp.txt'); %读入文本文件中的全部数据b=a.data %提出数值数据-152-4.3各种数据文件的操作4.3.1 Matlab的mat文件例4.13把Matlab工作空间中的数据矩阵a，b，c保存到数据文件data13.mat中.clc, cleara=rand(3); b=randi([1,10],4,5); c='str';save data13 a b c例4.14把例4.13生成的data13.mat中的所有数据加载到Matlab工作空间中，并显示当前工作空间中的所有变量.clc, clearload data13whos注：Matlab中的默认数据文件mat文件可以省略后缀名.例4.15把矩阵a，b保存到数据文件example.mat中，然后重新加载到工作空间中，并计算矩阵a的各列均值.clc, cleara=rand(5);b=magic(4);save example.mat a b %把a,b矩阵保存到mat文件中clear %清理内存空间c=matfile('example.mat') %把mat文件加载到工作空间d=size(c,'a') %读a矩阵的维数am=mean(c.a) %计算a矩阵的每列均值通过上面例子可以看出把mat文件加载到工作空间，既可以使用命令load，也可以使用命令matfile.4.3.2 纯文本文件1.读入纯文本文件可以把word文档中整行整列的数据粘贴到纯文本文件，然后调入到Matlab工作空-153-间中.例4.16纯文本文件data316中存放如下格式的数据，把数据读入Matlab中.6 2 67 4 2 54 95 3 8 5 85 2 1 9 7 4 37 6 7 3 9 2 7纯文本文件data316.txt是用记事本把上述数据保存到Matlab的当前工作路径下. 以下所有操作的数据文件必须放在Matlab的当前工作路径下，也就是说程序文件和数据文件要放在同一个目录下.Matlab加载纯文本文件的调用格式如下：a=load('data316.txt')或者是a=textread('data316.txt')例4.17纯文本文件data317.txt中存放如下格式的数据，把其中的数据读入Matlab 中.从产地到销地的单位运价表B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 产量A1 6 2 6 7 4 2 5 9 60A2 4 9 5 3 8 5 8 2 55A3 5 2 1 9 7 4 3 3 51A4 7 6 7 3 9 2 7 1 43A5 2 3 9 5 7 2 6 5 41A6 5 5 2 2 8 1 4 3 52销量35 37 22 32 41 32 43 38Matlab程序如下：a=importdata('data317.txt') %返回值a是结构数组b=a.data %提出其中的数据b(isnan(b))=0 %把其中的不确定值替换成0例4.18纯文本文件data318.txt存放如下数据，读入其中的前两行前两列交叉位置的4个元素.6 2 67 4 2 5 9-154-4 95 3 8 5 8 25 2 1 9 7 4 3 37 6 7 3 9 2 7 12 3 9 5 7 2 6 55 5 2 2 8 1 4 3Matlab命令为：a=dlmread('data318.txt','','A1..B2') %这里''表示数据之间的分隔符是空格例4.19 混合数据的读入纯文本文件data319.txt存放如下数据，读入其中的数据.日期开盘最高最低收盘交易量交易额2007/06/04 33.76 33.99 31.00 32.44 282444.00 921965312.002007/06/05 31.90 33.00 29.20 32.79 329276.00 1032631552.002007/06/06 31.90 32.86 31.00 32.27 236677.00 756290880.002007/06/07 32.41 34.00 32.16 32.73 255289.00 845447232.002007/06/08 32.70 32.70 31.18 31.60 272817.00 862057728.00Matlab程序如下：clc, clearfid = fopen('data319.txt');fgetl(fid) %读第1行的表头A=textscan(fid, '%s %f %f %f %f %f %f', 'CollectOutput', true) %读数据，A为1×2的细胞数组fclose(fid);B=A{1,2} %提取需要的数据矩阵例4.20 混合数据的读入纯文本文件data320.txt存放如下数据，读入其中的数据.Sally 09/12/2005 12.34 45 YesLarry 10/12/2005 34.56 54 YesTommy 11/12/2005 67.89 23 NoMatlab程序如下：clc, clearfid=fopen('data320.txt');-155-A1=textscan(fid, '%s %s %f %d %s') %不合并细胞数组相邻同类型数据frewind(fid) %移动文件位置指示器到文件头，重新读入数据A2=textscan(fid, '%s %s %f %d %s','CollectOutput', true) %合并细胞数组相邻同类型数据B1=A2{1,2}, B2=A2{1,3} %提取需要的数值数据fclose(fid);例4.21使用textscan处理大的纯文本文件，假设用户自定义的数据处理函数为process_data.Matlab程序如下：clc, clearblock_size=10000;format='%s %n %s %8.2f %8.2f %8.2f %8.2f %u8';fid=fopen('largefile.txt');while ~feof(fid)segarray=textscan(fid, format, block_size);process_data(segarray);endfclose(fid);注：我们没有构造大数据文件largefile.txt和函数process_data，当然程序是无法运行的，我们这里只是说明编程的思路.例4.22 输入非长方形的纯文本数据.纯文本文件data322.txt中存放如下数据：beginv1=12.67v2=3.14v3=6.778endbeginv1=21.78v2=5.24-156-v3=9.838endMatlab读入数值数据的程序如下：clc, clearfid = fopen('data322.txt');c=textscan(fid, '%*s v1=%f v2=%f v3=%f %*s', 'Delimiter', '\n', 'CollectOutput', true) c=cell2mat(c) %把细胞数组转换成数值矩阵fclose(fid);注：这里的“*”表示跳过一个字符串的数据域.2.数据写入纯文本文件例4.23使用save命令把矩阵a保存到纯文本文件data323.txt中.a=randi([1,10],50);save data323.txt a -ascii例4.24使用dlmwrite命令把矩阵b保存到纯文本文件data324.txt.b=rand(5)dlmwrite('data324.txt',b)例4.25生成服从标准正态分布随机数的100200矩阵，然后用fprintf命令保存到纯文本文件data325.txt.clc, clearfid=fopen('data325.txt','w');a=normrnd(0,1,100,200);fprintf(fid,'%f\n',a');fclose(fid);注：对于高维矩阵，用dlmwrite构造的纯文本文件，Lingo软件不识别；为了Lingo 软件识别，纯文本文件必须用fprintf构造，而且数据之间的分割符为“\n”. 另外，Matlab 数据是逐列存贮的，Lingo数据是逐行存储的，这里把a矩阵的转置矩阵a'写入纯文本文件供Lingo调用.4.3.3 Excel文件-157-1.读入数据Matlab读入Excel文件的命令是xlsread，使用格式为num=xlsread(filename,sheet,Range)[num,txt]=xlsread(filename,sheet,Range)其中第1个返回值是数值矩阵，第2个返回值是字符串的细胞数组，sheet是表单序号，Range是数据域的范围.例4.26把Excel文件data326.xls的表单Sheet1的域“A2:D5”中的数据赋给a，表单Sheet2中的全部数据赋给b.a=xlsread('data326.xls',1,'A2:D5')b=xlsread('data326.xls',2)注：要运行该程序，Matlab的工作路径下必须存在文件data326.xls，下面我们就不一一说明了.把Excel文件的所有表单数据全部读入的命令是importdata.例4.27把Excel文件data327.xls中的所有表单数据全部读入.mydata=importdata('data327.xls')返回值mydata是一结构数组.2.数据写入Excel文件Matlab把数据写入Excel文件的命令是xlswrite，使用格式为xlswrite(filename,A,sheet, Range)其中filename是要写入数据的文件名，A是要写入的矩阵，sheet是表单名，Range是数据域的地址或数据域的左上角地址.例4.28把一个510⨯⨯矩阵a写到Excel文件data328.xls表单Sheet1中，把一个33矩阵b写入表单Sheet2的B2开始的域中.a=rand(5,10);xlswrite('data328.xls',a) %默认写入第1个表单，A1开始的数据域中b=rand(3);xlswrite('data328.xls',b,'Sheet2','B2') %这里'Sheet2'可以替换成24.3.4 字符串数据-158--159-例4.29 统计下列五行字符串中字符a 、c 、g 、t 出现的频数.1.aggcacggaaaaacgggaataacggaggaggacttggcacggcattacacggagg2.cggaggacaaacgggatggcggtattggaggtggcggactgttcgggga3.gggacggatacggattctggccacggacggaaaggaggacacggcggacataca4.atggataacggaaacaaaccagacaaacttcggtagaaatacagaagctta5.cggctggcggacaacggactggcggattccaaaaacggaggaggcggacggaggc把上述五行复制到一个纯文本数据文件data329_1.txt 中，编写如下程序：clc, clearfid=fopen('data329_1.txt','r');i=1;while (~feof(fid))data=fgetl(fid);a=length(find(data==97));b=length(find(data==99));c=length(find(data==103));d=length(find(data==116));e=length(find(data>=97&data<=122));f(i,:)=[a b c d e a+b+c+d];i=i+1;endf, he=sum(f)dlmwrite('data329_2.txt',f); dlmwrite('data329_2.txt',he,'-append'); %统计结果写入纯文本文件中fclose(fid);例4.30 某计算机机房的一台计算机经常出故障，研究者每隔15分钟观察一次计算机的运行状态，收集了24小时的数据（共作97次观察）. 用1表示正常状态，用0表示不正常状态，所得的数据序列如下：1110010011111110011110111111001111111110001101101111011011010111101110111101111110011011111100111求在96次状态转移中，“00→，01→，10→， 11→”各有几次？把上述数据序列保存到纯文本文件data330.txt 中，存放在Matlab 的当前工作目录下. 编写程序如下：clc,clearfid=fopen('data330.txt','r');a=[];while (~feof(fid))a=[a fgetl(fid)]; %把所有读入的字符组成一个大字符串endfor i=0:1for j=0:1s=[int2str(i),int2str(j)]; %构造查找的子字符串f(i+1,j+1)=length(findstr(s,a));endendf %显示统计矩阵求得96次状态转移的情况是：→，18次；→，8次；0100→，18次；1110→，52次.例4.31有纯文本文件data331.txt，保存一些英文字符，统计其中“an”出现的次数，其中data331.txt中的数据如下Oranges and lemons,Pineapples and tea.Orangutans and monkeys,Dragonflys or fleas.Matlab程序如下clc, clearfid=fopen('data331.txt');str0='an'; str=[];while (~feof(fid))str=[str fgetl(fid)]; %把所有读入的字符组成一个大字符串endL=length(findstr(str,str0))-160-fclose(fid);4.3.5 图像文件例4.32把一个比较大的bmp图像文件data332.bmp，转化成比较小的jpg文件，命名成data332.jpg，并显示.a=imread('data332.bmp'); %非工具箱图像文件，我们自己的一个图像文件subplot(121), imshow(a), title('原bmp图像')%显示原bmp图像imwrite(a,'data332.jpg');subplot(122), imshow('data332.jpg'), title('新jpg图像') %对比显示新的jpg图像例4.33生成10幅彩色jpg文件，依次命名成jpq1.jpg，…，jpg10.jpg.clc, clearfor i=1:10str=['jpg',int2str(i),'.jpg'];a(:,:,1)=rand(500); a(:,:,2)=rand(500)+100; a(:,:,3)=rand(500)+200;imwrite(a,str);end4.3.6 时间序列数据例4.34时间序列数据的处理.randn('seed',sum(100*clock)); %初始化随机数发生器a=randn(6,1);b=[today:today+5]' %从今天到后面5天fts=fints(b,a) %生长fints格式数据fts(3)=NaN; %将第3个数据变为缺失值NaNnewdata=fillts(fts,'linear') %用线性插值填补时间序列中的缺失数据data=fts2mat(newdata) %把时间序列数据转换成矩阵例4.35对于Matlab当前工作路径下的所有纯文本文件，进行相关的数据操作.tf=dir('*.txt') %提出纯文本文件的信息，返回值是结构数据n=length(tf); %计算纯文本文件的个数fts=ascii2fts(tf(1).name); %读第一个文件中的时间序列数据fts=extfield(fts,{'series2','series3'}); %提出第2和第3字段-161-for i=2:ntp1=ascii2fts(tf(i).name); %读入新的时间序列数据tp2=extfield(tp1,{'series2','series3'}); %提出第2和第3字段str1=['series',num2str(2*i)]; str2=['series',num2str(2*i+1)];tp3=fints(tp2.dates,fts2mat(tp2),{str1,str2}); %把时间序列字段改名，同名字段的两个时间序列数据是无法合并的fts=merge(fts,tp3); %合并两个时间序列的数据end注：上面程序是使用我们自己的特定数据，这里只是说明编程思路.4.3.7 日期和时间Matlab日期和时间的函数有datenum，datevec，datestr，now，clock，date，calendar，eomday，weekday，addtodate，etime等，这里就不一一说明各个函数的用法了，下面举一个小例子说明有关函数的使用.例4.36统计1601年1月到2000年12月，每月的13日分别出现在星期日、星期一、星期二，…，星期六的频数，并画出对应的柱状图.注：Matlab中weekday的1对应“星期日”，2对应“星期一”，…，7对应“星期六”.所画出的柱状图见图4-2，计算及画图的Matlab程序如下：clc, clearc=zeros(1,7);for y=1601:2000for m=1:12d=datenum(y,m,13); %计算日期对应的天数，公元0年1月1日是第1天w=weekday(d);c(w)=c(w)+1;endendc, bar(c) %显示频数并画出频数的柱状图axis([0 8 680 690])line([0,8],[4800/7,4800/7],'linewidth',4,'color','k')set(gca,'xticklabel',{'Su','M','Tu','W','Th','F','Sa'})-162-4.3.8 视频文件Matlab. 实际上，.例4.37读取一个视频文件jpg文件.clc,clearob=VideoReader('test.avi')n=ob.NumberOfFrame; %for i=1:na=read(ob,i); %imshow(a) %显示第i帧图像source要提前建好imwrite(a,str); %把第iend1.VideoReaderobj=VideoReader(filename)其中objName-视频文件名Path-视频文件路径Duration--163-FrameRate-视频帧速（帧/秒）NumberOfFrames-视频的总帧数Height-视频帧的高度Width-视频帧的宽度BitsPerPixel-视频帧每个像素的数据长度（比特）VideoFormat-视频的类型, 如'RGB24'.Tag-视频对象的标识符，默认为空字符串''Type-视频对象的类名，默认为'VideoReader'.UserData-要加到对象中的任何类别的数据域，默认为空矩阵.2. read该函数读取视频帧，调用格式：video = read(obj)，获取该视频对象的所有帧video = read(obj,index)，获取该视频对象的指定帧，如：video = read(obj, 1); %获取第一帧video = read(obj, [1 10]); %获取前10帧video = read(obj, Inf); %获取最后一帧video = read(obj, [50 Inf]); %获取第50帧之后的帧3.get该函数获取视频对象的参数，参数的名字为上述obj对象的所有成员. 调用格式：Value = get(obj,Name)4.3.9 声音文件Matlab对声音文件的操作主要有：读声音文件的audioread函数，写声音文件的audiowrite函数，播放声音文件的audioplayer和play函数，读声音文件信息的函数audioinfo函数.例4.38声音文件读写、播放示例.clc, clearload handel.mat %加载数据y,Fsaudiowrite('myfile.wav',y,Fs) %写声音文件info=audioinfo('myfile.wav') %读声音文件的信息[y2,Fs2]=audioread('myfile.wav'); %读入声音文件player=audioplayer(y2,Fs2); %生成播放对象play(player); %播放声音文件4.3.10 特殊格式的纯文本文件对于一些特殊格式的纯文本文件，无法使用importdata和textscan读入数据，可以使用fscanf命令读入数据.例4.39对于如下格式的保存在data339.txt中数据，读入其中的观测值数据.Measurement DataN=312:00:0001-Jan-19774.21 6.55 6.789.15 0.35 7.577.92 8.49 7.439.59 9.33 3.9209:10:0223-Aug-19902.76 6.94 4.380.46 3.17 NaN0.97 9.50 7.658.23 0.34 7.9515:03:4015-Apr-20037.09 6.55 9.597.54 1.62 3.40NaN 1.19 5.856.79 4.98 2.23Matlab程序如下：clc, clearfid=fopen('data339.txt','r');N=fscanf(fid,'%*s %*s\nN=%d\n\n', 1) %跳过文件头字符串，读入观测值的个数Nm=4; n=3;%一个观测的行数和列数for k=1:N %读每个测量值md(k).mtime = fscanf(fid, '%s', 1);md(k).mdate = fscanf(fid, '%s', 1);md(k).meas=fscanf(fid,'%f',[n, m])'; %fscanf以列序把数据填入数组，要做转置endfclose(fid); %关闭文件句柄md.meas %显示读入的数据data1={md.meas} %把结构数组的数据转化成细胞数组data2=cell2mat(data1') %把细胞数组转化成矩阵当使用textscan，fscanf或者fread一次读一部分数据时，可以使用函数feof测试是否到达文件的尾部.例4.40（续例4.39）有纯文本文件data340.txt，存放如下格式的测量数据，但没有给出测量数据集的个数，读入其中的数据.12:00:0001-Jan-19774.21 6.55 6.789.15 0.35 7.577.92 8.49 7.439.59 9.33 3.9209:10:0223-Aug-19902.76 6.94 4.380.46 3.17 NaN0.97 9.50 7.658.23 0.34 7.9515:03:4015-Apr-20037.09 6.55 9.597.54 1.62 3.40NaN 1.19 5.856.79 4.98 2.23Matlab程序如下：clc, clearm=4; n=3;fid=fopen('data340.txt','r'); %打开文件block=1;while ~feof(fid)str=fscanf(fid,'%s',1); %读入一行字符串if ~isempty(str)md(block).mtime=str;md(block).mdate=fscanf(fid, '%s', 1); %读入一行字符串md(block).meas=fscanf(fid,'%f',[n,m])'; %读入矩阵数据block=block+1;endendfclose(fid);md.meas %显示读入的数据4.3.11 数据的批处理例4.41现有数据文件book1.xls，…，book5.xls，用命令importdata读入数据.clc, clearn=5 %文件个数mydata=cell(1, n); %存放各个文件数据的细胞数组for k=1:nfilename=sprintf('book%d.xls', k); %构造文件名的格式化字符串mydata1{k}=importdata(filename) %从文件读入数据end例4.42（续例4.41）现有数据文件book1.xls，…，book5.xls，读入各Excel文件的第1个表单（Sheet1）的数据.clc, clearn=5 %文件个数mydata=cell(1, n); %存放各个文件数据的细胞数组for k=1:nfilename=sprintf('book%d.xls', k); %构造文件名的格式化字符串mydata2{k}=xlsread(filename) %从文件读入数据endcelldisp(mydata2) %显示细胞数组的数据例4.43 随机地生成28的随机矩阵，其中的元素为区间[2,20]上的整数，矩阵的每一列作为一个点的坐标，画出这8个点，并在这8个点的旁边标注上点1、点2、…、点8，然后在点1和点5之间，点2和点6之间连两条线段，以点3和点7之间的线段为直径画一个圆.画图的Matlab程序如下：clc, cleara=randi([2,20],[2,8]);plot(a(1,:),a(2,:),'*'), hold onstr=strcat('点',int2str([1:8]')); str=cellstr(str);text(a(1,:)+0.1,a(2,:),str)plot(a(1,[1,5]),a(2,[1,5]))plot(a(1,[2,6]),a(2,[2,6]))x0=(a(1,3)+a(1,7))/2; y0=(a(2,3)+a(2,7))/2; %计算圆心坐标r=norm(a(:,3)-a(:,7))/2; %计算圆的半径xy=@(x,y)(x-x0).^2+(y-y0).^2-r^2; %定义圆的隐函数的匿名函数h=ezplot(xy,[x0-r,x0+r,y0-r,y0+r]);set(h,'Color','k'), title('')习题44.1 表4-5给出了一个小组学生的信息，试用结构数组存储这些信息，并计算各学生的平均成绩.表4-5 一个小组的学生信息3.2把习题3.1中所建立的结构数组转换为细胞数组.。
matlab多维数组的创建和运算
matlab多维数组的创建和运算
在MATLAB中，多维数组可以通过多种方式进行创建和运算。
首先，我们可以使用内置的函数来创建多维数组，比如使用zeros、ones、rand等函数来创建特定大小的多维数组。
例如，可以使用zeros函数创建一个全零的多维数组，使用ones函数创建一个全一的多维数组，使用rand函数创建一个随机数填充的多维数组。
另外，我们还可以通过直接赋值的方式来创建多维数组，比如可以通过将一个矩阵赋值给一个变量来创建一个多维数组。
例如，可以通过将一个矩阵赋值给一个变量A来创建一个二维数组，或者将一个三维矩阵赋值给一个变量B来创建一个三维数组。
在进行多维数组的运算时，可以使用MATLAB提供的各种运算符和函数来实现。
比如，可以使用加减乘除运算符进行基本的数学运算，也可以使用内置的函数来进行更复杂的运算，比如矩阵乘法、转置、求逆等运算。
此外，MATLAB还提供了丰富的线性代数和信号处理函数，可以方便地对多维数组进行各种运算和处理。
除了基本的运算外，MATLAB还提供了强大的绘图功能，可以直观地展示多维数组的数据分布和变化趋势。
通过绘图，可以更直观
地理解多维数组的特性和运算结果。
总之，MATLAB提供了丰富的工具和函数来创建和运算多维数组，可以满足各种复杂的科学计算和工程应用需求。
通过灵活运用这些
工具和函数，可以高效地处理和分析多维数组数据。
matlab4维数组
matlab4维数组在MATLAB中，4维数组是一种具有四个维度的数据结构。
它可以存储和处理更加复杂的数据，比如图像序列、视频数据、多通道传感器数据等。
下面我将从不同角度来介绍4维数组。
1. 定义和创建4维数组：你可以使用MATLAB的数组索引和赋值操作来创建和定义4维数组。
例如，你可以使用zeros、ones或rand等函数来创建一个全零、全一或随机值的4维数组。
2. 访问和操作4维数组：你可以使用索引操作符（例如括号[]）和冒号（:）来访问和操作4维数组中的元素。
通过指定索引值，你可以获取特定位置的元素或者切片（slice）。
3. 数组运算和函数：MATLAB提供了许多针对数组的内置函数和运算符，可以方便地对4维数组进行操作。
你可以进行基本的数学运算（如加法、减法、乘法、除法），也可以使用其他函数（如sum、mean、std等）来计算统计量或进行其他操作。
4. 数组的大小和形状：4维数组的大小由各个维度的长度决定。
你可以使用size函数来获取数组的大小，使用ndims函数来获取数组的维数。
此外，你还可以使用reshape函数来改变数组的形状，以满足特定的需求。
5. 数组的应用：4维数组在许多领域中有广泛的应用。
例如，在图像处理中，可以使用4维数组来表示多帧视频序列或多通道图像。
在信号处理中，可以使用4维数组来表示多通道的传感器数据。
此外，在科学计算、机器学习和深度学习等领域，4维数组也被广泛运用。
总结起来，4维数组是MATLAB中一种强大的数据结构，可以存储和处理复杂的数据。
通过合适的索引和函数操作，你可以方便地访问和操作4维数组中的元素。
无论是在图像处理、信号处理还是科学计算等领域，4维数组都有着广泛的应用。
希望以上信息能够对你有所帮助。
第4讲matlab_多维数组
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1 1 0
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5、多维数组 （续） 、
执行命令： 执行命令：whos A，得到如下结果： ，得到如下结果：
Name A
Size 3x4x2
Bytes 192
Class double array
Grand total is 24 elements using 192 bytes
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8、逻辑运算 、 Matlab提供了 种逻辑运算符： 提供了3种逻辑运算符 提供了 种逻辑运算符： &（与）、|（或）、 （非） （ ）、 （ ）、~（
逻辑运算符的运算法则： 逻辑运算符的运算法则： 1、在逻辑运算中，确认非零元素为真（1），零元素为假（0）。 、在逻辑运算中，确认非零元素为真（ ），零元素为假（ ）。 ），零元素为假 2、当两个维数相等的矩阵进行比较时，其相应位置的元素按 、当两个维数相等的矩阵进行比较时， 标量关系进行比较，并给出结果， 标量关系进行比较，并给出结果，形成一个维数与原来相同 矩阵； 的0、1矩阵； 、 矩阵 3、当一个标量与一个矩阵比较时，该标量与矩阵的各元素进行 、当一个标量与一个矩阵比较时， 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的 、 矩阵 矩阵； 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的0、1矩阵； 4、算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最低。 、算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最低。
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6、算术运算 （续） 、
的函数曲线， 【例5-2】画出 】画出y=1/(x+1)的函数曲线，x∈[0, 100]。 的函数曲线 ∈ 。 x=0:100; y=1./(x+1); plot(x, y); legend(‘y=1/(x+1)’);
matlab的数组定义
matlab的数组定义MATLAB是一种用于数值计算和数据分析的强大软件工具，而数组是MATLAB中最基本的数据类型之一。
数组可以存储相同类型的元素，并且可以进行各种数学和逻辑运算。
本文将详细介绍MATLAB中的数组定义，包括一维和多维数组的定义方式，并探讨数组的初始化、索引和操作。
首先，让我们从一维数组开始。
一维数组是最简单的数组类型，它可以存储一列相同类型的元素。
在MATLAB中，定义一维数组的最简单方法是使用方括号([])将元素括起来，用逗号(,)分隔各个元素。
例如，下面的代码定义了一个长度为5的一维数组：a = [1, 2, 3, 4, 5];上述代码创建了一个名为a的一维数组，并将1、2、3、4和5这五个元素存储在数组中。
一旦数组定义完成，我们可以使用数组名加索引的方式访问数组中的元素。
在MATLAB中，数组的索引从1开始，而不是传统的从0开始。
例如，我们可以使用以下代码访问数组a的第三个元素：element = a(3);上述代码将数组a的第三个元素（即3）赋值给变量element。
除了手动输入元素，我们还可以使用MATLAB提供的一些函数来创建数组。
例如，使用linspace函数可以创建一个从起始值到结束值的等间隔一维数组。
下面的代码创建了一个长度为10的一维数组，其中元素为0到1之间的等间隔值：b = linspace(0, 1, 10);除了一维数组，MATLAB还支持多维数组的定义和操作。
多维数组是一种在多个维度上排列的元素集合，可以是二维、三维或更高维的。
在MATLAB 中，我们可以使用方括号([])嵌套来定义多维数组。
例如，下面的代码定义了一个3行3列的二维数组：c = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9];上述代码中，分号(;)用于分隔每一行，逗号(,)用于分隔每一列。
我们可以使用类似一维数组的方式来访问和操作二维数组中的元素。
例如，以下代码将二维数组c的第二行第三列的元素（即6）赋值给变量element：element = c(2,3);在MATLAB中，多维数组的维数不仅限于二维，还可以是三维、四维等等。
MATLAB多维数组操作技巧与案例
MATLAB多维数组操作技巧与案例引言MATLAB作为一种强大的科学计算软件，其多维数组操作技巧在数据处理和分析中起着重要的作用。
本文将探讨一些MATLAB中多维数组的操作技巧，并通过一些实际案例加深理解。
一、多维数组基础多维数组在MATLAB中被称为矩阵，是一种常用的数据结构。
它可以存储和处理多个数值、字符或逻辑值。
1.1 创建多维数组可以使用各种方法创建多维数组，比如手动输入、加载文件或使用特定函数。
例如，可以使用zeros函数创建一个全为零的矩阵，或者使用rand函数创建一个随机数矩阵。
1.2 访问数组元素访问多维数组的元素可以使用索引，索引从1开始。
例如，对于一个二维数组A,可以使用A(1,1)访问第一个元素。
1.3 数组操作MATLAB提供了多种操作符和函数来处理多维数组。
比如，可以使用加法和乘法操作符对数组进行加法和乘法运算，也可以使用函数进行一些特定的操作，比如sum函数计算数组元素的和。
二、多维数组操作技巧在实际应用中，我们经常需要对多维数组进行一些复杂的操作和计算。
下面将介绍一些常用的多维数组操作技巧，并通过案例加深理解。
2.1 数组切片数组切片是指从一个多维数组中选择一部分元素。
例如，可以使用冒号操作符选择一维数组中的一部分元素，或者使用多个索引选择多维数组中的一部分元素。
案例：假设有一个二维数组A，我们想提取出第一列的所有元素和前两行的所有元素。
可以使用以下代码实现：```A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];column = A(:, 1); % 提取第一列rows = A(1:2, :); % 提取前两行```2.2 数组拼接数组拼接是指将多个数组合并成一个更大的数组。
在MATLAB中，有多种方法可以实现数组拼接，如水平拼接、垂直拼接和深度拼接。
案例：假设有两个二维数组A和B，我们想通过将它们水平拼接成一个新的数组C。
可以使用以下代码实现：```A = [1 2 3; 4 5 6];B = [7 8 9; 10 11 12];C = [A B]; % 水平拼接```2.3 数组转置数组转置是指将数组的行和列交换。
第四章Matlab语言数据结构1
例3：将二进制按每3位转为十进制数 clc,clear
Xfram=[0 1 1 1 1 1]; Xfram_re=reshape(Xfram,3,2);
%每3位转为十进制数
NumTrans=zeros(1,2);%放转换后的十进制数
for i=1:2
NumTrans(i)=bin2dec(num2str(Xfram_re(:,i)'));
Thank you for your cooperation
4.1.2 结构和单元阵列
在工程和管理系统中，常常需要分层次地 把一些有一定联系但不同类型、不同规模 的数据组织起来成为一个变量。 如：要为一个班的学生建立一套student管 理档案，记录每个学生的三个项目：姓名 （字符串）、出生日期（字符串）、四门 课（高数，英语，马列，体育）的成绩 （数组）。
单元型:cell
结构型:struct Jave类 函数句柄型
§4.1 Matlab语言的数据结构
MATLAB的数据类型
array char numeric double sparse cell struct user- object -
storage
各种数据类型的层次关系
常用基本数据类型 double(双精度数值） char(字符） storage（存储型）：只用于内存的有效存储 sparse（稀疏数据)：专门用于处理稀疏矩阵 cell（单元数组)：
结构阵列的数据索引举例
clc,clear ='John'; student.birthday='1985.06.15'; student.score=[85,85,87,97]; student(2).name=' Alice '; student(2).birthday=' 1986.01.20 '; student(2).score=[77,71,75,76]; ans = 85 85 ans = 77 71 87 97 75 76
matlab 多维数组的张量积
在MATLAB中，多维数组可以通过张量积（Tensor Product）操作进行扩展。
张量积也被称为笛卡尔积，它将两个或多个数组的元素进行逐对组合，生成一个包含所有组合的新数组。
假设我们有两个一维数组A和B，我们可以使用`kron`函数进行张量积操作。
以下是一个简单的例子：
```matlab
A = [1 2 3];
B = [4 5 6];
C = kron(A, B); % 生成一个新的多维数组
```
在上面的例子中，C将是一个2x6的多维数组，因为我们对A和B的每个元素都进行了逐对组合。
对于多维数组，张量积操作可以更复杂。
例如，如果我们有两个二维数组C1和C2，我们可以使用`kron`函数来将它们张量积。
以下是一个例子：
```matlab
C1 = [1 2; 3 4];
C2 = [5 6; 7 8];
D = kron(C1, C2); % 生成一个新的多维数组
```
在这个例子中，D将是一个4x2x2的多维数组。
这个多维数组中的元素是由C1和C2中的元素组成的所有可能的组合。
需要注意的是，MATLAB中的张量积操作默认是按照元素对进行组合的。
这意味着如果输入数组的维度不匹配，或者输入数组的元素数量不足以进行组合，那么结果可能会不正确。
因此，在进行张量积操作之前，最好先检查输入数组的维度和元素数量是否正确。
另外，MATLAB也提供了一些其他函数来执行张量积操作，如`kron_indices`函数可以帮助你指定要使用的索引类型。
具体使用方法可以参考MATLAB的官方文档。
matlab数值数组
matlab数值数组详解在MATLAB 中，数值数组是存储数字数据的基本数据结构。
MATLAB 支持多种类型的数值数组，包括矩阵、向量和标量。
以下是一些MATLAB 中数值数组的基本概念：1. 标量（Scalar）：标量是一个单一的数值，没有维度。
例如：```matlaba = 42; % a 是一个标量```2. 向量（Vector）：向量是一个有序的一维数组。
可以是行向量或列向量。
例如：```matlabrow_vector = [1, 2, 3, 4, 5]; % 行向量column_vector = [1; 2; 3; 4; 5]; % 列向量```3. 矩阵（Matrix）：矩阵是一个二维的数组，有行和列。
例如：```matlabmatrix = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]; % 3x3 矩阵```4. 多维数组（Multidimensional Array）：MATLAB 支持高维度的数组，不仅限于二维。
例如：```matlabtensor = randn(3, 4, 2); % 3x4x2 的三维数组```5. 数组索引：使用索引可以访问数组的特定元素。
MATLAB 使用括号`()` 来进行索引。
例如：```matlabvalue = matrix(2, 3); % 获取矩阵中第二行第三列的值```6. 数组操作：MATLAB 提供了许多用于处理数值数组的函数和操作符。
例如，`+`、`-`、`*` 等操作符可以用于数组的逐元素操作，而`.*`、`./` 等操作符用于逐元素乘法和除法。
```matlabA = [1, 2; 3, 4];B = [5, 6; 7, 8];C = A + B; % 逐元素相加D = A .* B; % 逐元素相乘```这些基本概念和操作使MATLAB 成为一个强大的数值计算环境，特别适用于矩阵和数组运算。
MATLAB 还提供了许多其他高级功能，如线性代数、统计分析和绘图，以支持科学计算和工程应用。
matlab多维数组、结构体数组
ans =
cluster: [2x2 double]
c=
12 34
ans =
cluster: [3x2 double]
d=
12 56 77
结构体数组循环输出-for循环
n=lea(i).cluster end
运行：
temp =
请求出错错误代码400请尝试刷新页面重试
matlab多 维 数 组 、 结 构 体 数 组
1、多维数组
第三维称为页，需要注意的是每一页存放的二维数组维度要一致，也就是行列数要一致。。。
a=[1,2; 3,4];
b=[2,2; 5,6];
A(:,:,1)=a; A(:,:,2)=b; A(:,:,3)=a;
这样就得到的A三维数组为2*2*3double
2、结构体数组
（我学这个的目的是为了将不同维度的二维数组存放在一块，将不同的二维数组赋值给新的数组，方便循环遍历）
结构体数组定义--赋值方式或者用struct
a=[1,2; 3,4];
b=[1,2; 5,6; 7,7];
gmmdata(1)=struct('cluster',a); gmmdata(2)=struct('cluster',b); gmmdata(1) c=gmmdata(1).cluster text(1).cluster=a;%cluster为结构体中一个名字 text(2).cluster=b; text(2) d=text(2).cluster
12 34
temp =
12 56 77
得嘞，这就是我想要的效果，哦啦
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6、算术运算 （续） 、
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6、算术运算 （续） 、
【例5-2】点幂“.^”举 】点幂“ 举 例 >>a=1:6
a= 1 2 3 4 5 6
>>a=a.^2
a= 1 4 9 16 25 36
>>b=b.^2
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7、关系运算 （续） 、 阶方阵A，判断其元素能否被3整除 整除。 【例】建立5阶方阵 ，判断其元素能否被 整除。 建立 阶方阵
A = [24, 35, 13, 22, 63; 23, 39, 47, 80, 80; ... 90, 41, 80, 29, 10; 45, 57, 85, 62, 21; 37, 19, 31, 88, 76] A= 24 35 13 22 63 23 39 47 80 80 P= 90 41 80 29 10 1 0 0 0 1 45 57 85 62 21 0 1 0 0 0 37 19 31 88 76 1 0 0 0 0 P = rem(A,3)==0 %被3除，求余 被 除 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0
关系运算符的运算法则： 关系运算符的运算法则： 1、当两个标量进行比较时，直接比较两数大小。若关系成立， 、当两个标量进行比较时，直接比较两数大小。若关系成立， 结果为1，否则为0。 结果为 ，否则为 。 2、当两个维数相等的矩阵进行比较时，其相应位置的元素按 、当两个维数相等的矩阵进行比较时， 标量关系进行比较，并给出结果， 标量关系进行比较，并给出结果，形成一个维数与原来相同 矩阵。 的0、1矩阵。 、 矩阵 3、当一个标量与一个矩阵比较时，该标量与矩阵的各元素进行 、当一个标量与一个矩阵比较时， 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的 、 矩阵 矩阵。 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的0、1矩阵。
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区间， 的值。 【例】在[0，3 π]区间，求 y = sin x 的值。要求 ， 区间 消去负半波， 区间内的函数值置零。 消去负半波，即(π,2π)区间内的函数值置零。 区间内的函数值置零
x = 0:pi/100:3*pi; y = sin(x); y1 = (y>=0).*y; %消去负半波 消去负半波
页
(2,1) (3,1)
(1,1)
(1,2) (2,2) (3,2)
行
(2,1) (3,1)
页
列
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5、多维数组 （续） 、 三维数组， 对应至一个 三维数组，可对应至一个 X - Y - Z 三维 至一 立体坐标，如下图所示 图所示： 立体坐标，如下图所示：
b= 1 4 9 25 16 36
>>b=reshape(a,2,3)
b= 1 2 3 4 5 6
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7、关系运算 、 Matlab提供了 种关系运算符： 提供了6种关系运算符 提供了 种关系运算符： <、>、<=、>=、==、~=（不等于） 、 、 、 、 、 （不等于）
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பைடு நூலகம்
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4、数组元素的标识与寻访 （续） 、 单下标到双下标的转换
函数-单下标转换为双下标 【例4-6】 ind2sub函数 单下标转换为双下标 】 函数
b = zeros(3); b(:) = 1:9 IND = [3 4 5 6] [I,J] = ind2sub(size(b),IND)
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8、逻辑运算 、 Matlab提供了 种逻辑运算符： 提供了3种逻辑运算符 提供了 种逻辑运算符： &（与）、|（或）、 （非） （ ）、 （ ）、~（
逻辑运算符的运算法则： 逻辑运算符的运算法则： 1、在逻辑运算中，确认非零元素为真（1），零元素为假（0）。 、在逻辑运算中，确认非零元素为真（ ），零元素为假（ ）。 ），零元素为假 2、当两个维数相等的矩阵进行比较时，其相应位置的元素按 、当两个维数相等的矩阵进行比较时， 标量关系进行比较，并给出结果， 标量关系进行比较，并给出结果，形成一个维数与原来相同 矩阵； 的0、1矩阵； 、 矩阵 3、当一个标量与一个矩阵比较时，该标量与矩阵的各元素进行 、当一个标量与一个矩阵比较时， 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的 、 矩阵 矩阵； 比较，结果形成一个与矩阵维数相等的0、1矩阵； 4、算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最低。 、算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最低。
三维数组， 代表第一页 数组 A 是三维数组，其中 A(：,：,1)代表第一页的二 ： ： 代表第一 维数组， ： ： 代表第二页的二维数组。 代表第二页 维数组，A(：,：,2)代表第二页的二维数组。
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5、多维数组 （续） 、
多维数组的建立 多维数组的建立
A= 4 15 -45 10 6 56 0 17 -45 0 ans = 3 6 7
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7. 数据分析与统计
最大值和最小值
MATLAB提供的求数据序列的最大值和最小值的函数分别为 提供的求数据序列的最大值和最小值的函数分别为 max和min，两个函数的调用格式和操作过程类似。 和 ，两个函数的调用格式和操作过程类似。 1、求向量的最大值和最小值 、 求一个向量X的最大值的函数有两种调用格式，分别是： 求一个向量 的最大值的函数有两种调用格式，分别是： 的最大值的函数有两种调用格式 (1) y=max(X)：返回向量 的最大值存入 ，如果 中包含复数元 的最大值存入y， ：返回向量X的最大值存入 如果X中包含复数元 素，则按模取最大值； 则按模取最大值； (2)[y,I]=max(X)：返回向量X的最大值存入 ，最大值的序号存入 ， ：返回向量 的最大值存入 最大值的序号存入I， 的最大值存入y， 如果X中包含复数元素，则按模取最大值。 如果 中包含复数元素，则按模取最大值。 中包含复数元素 求向量X的最小值的函数是 完全相同。 求向量 的最小值的函数是min(X)，用法和 的最小值的函数是 ，用法和max(X)完全相同。 完全相同
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6、算术运算 （续） 、
的函数曲线， 【例5-2】画出 】画出y=1/(x+1)的函数曲线，x∈[0, 100]。 的函数曲线 ∈ 。 x=0:100; y=1./(x+1); plot(x, y); legend(‘y=1/(x+1)’);
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6、算术运算 （续） 、
【例5-2】生成一个信号：x=sin(2*pi*t)+sin(4*pi*t) 】生成一个信号： t = [0:199]./100; %采样时间点 采样时间点 % 生成信号 x = sin(2*pi*t) + sin(4*pi*t); plot(t,x); legend(‘x = sin(2*pi*t) + sin(4*pi*t)’);
建立一个简单的多维数组， 建立一个简单的多维数组，可直接由 MATLAB 命令 个简单 视窗内输入（使用“ 操作符 操作符） 视窗内输入（使用“[ ]”操作符） 例：由两个相同大小二维数组创建三维数组
A(:, :, 1) = [1 0 2 5; 4 1 8 7; 3 2 6 3]; A(:, :, 2) = [3 5 4 1; 2 6 2 1; 4 2 3 0] A(:,:,1) = 1 0 2 4 1 8 3 2 6 A(:,:,2) = 3 5 4 2 6 2 4 2 3
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5、多维数组 、 多维数组的定义
数据类型中 向量可视为一维数组 可视为一维数组， 在 MATLAB 的数据类型中，向量可视为一维数组， 矩阵可视为二维数组，对于维数 超过2 矩阵可视为二维数组，对于维数(Dimensions)超过 超过 的数组均可视为「多维数组」(Multidimesional 数组均可视为「多维数组」 Arrays，简称N-D Arrays)。 ，简称 。
5 7 3
1 1 0
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5、多维数组 （续） 、
执行命令： 执行命令：whos A，得到如下结果： ，得到如下结果：
Name A
Size 3x4x2
Bytes 192
Class double array
Grand total is 24 elements using 192 bytes
Z(页 Z(页)
Y(列 Y(列)
X(行 X(行)
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5、多维数组 （续）
三维数组元素的寻址：可以 行 来确定。 三维数组元素的寻址：可以(行、列、页)来确定。 来确定 三维数组为例， 寻址方式如 以维数为 3×4×2 的三维数组为例，其寻址方式如 × × 图所示： 下图所示：
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4、数组元素的标识与寻访 （续） 、 双下标到单下标的转换
函数-双下标转换为单下标 【例4-5】 sub2ind函数 双下标转换为单下标 】 函数 A = [17 24 1 8; 2 22 7 14; 4 6 13 20]; sub2ind(size(A),2,2) A(5)